汽車防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)_畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文).doc

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1、成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 汽車防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì) 摘要 隨著汽車數(shù)量增多，盜竊汽車的犯罪案件與日俱增，且車輛被盜的數(shù)量逐 年上升，為了防止汽車被盜，給汽車裝上防盜報(bào)警系統(tǒng)實(shí)有必要。對(duì)此提出了 一種汽車防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)方案。 本論文介紹了一種制作容易、性價(jià)比高、實(shí)用性強(qiáng)的防盜報(bào)警器。在本設(shè) 計(jì)中，用紅外遙控器控制報(bào)警系統(tǒng)電源的通斷，避免車主進(jìn)入室內(nèi)產(chǎn)生誤報(bào)警； 采用現(xiàn)在普遍應(yīng)用于報(bào)警器中的熱釋電紅外線傳感器進(jìn)行盜情信號(hào)的檢測；用 當(dāng)今最流行的 AT89C2051 單片機(jī)控制，體積小、成本低。此報(bào)警器處于警戒狀 態(tài)下，發(fā)生盜竊時(shí)，傳感器將檢測到的信號(hào)送到單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)分析處理產(chǎn) 生聲光報(bào)警，并

2、且切斷汽車點(diǎn)火線圈電源使汽車無法啟動(dòng)。 關(guān)鍵字關(guān)鍵字: :紅外遙控、熱釋電紅外傳感器、AT89C2051 單片機(jī)、聲光報(bào)警 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) The Design Of Car Warning System Guarding Against Theft Abstract: As the quantity of personal automobile increases, cases of stealing cars rise day by day, causing the lost of automobile goes right toward the peak, to preve

3、nt the vehicles from being taken robbed, an anti-theft system including alarming module is absolutely necessary for every single automobile. Therefore a new scheme of anti- theft and warning system for vehicles is announced. In this thesis, an anti-theft alarm system with features of high performanc

4、e-to- price ratio, much easier manufacture procedure and great practical usages is introduced. In this design, inferred remote controller is in charge of control alarm system power source supply, to avoid the car owner triggers the warning by mistake. In sensing module, the pyroelectric inferred sen

5、sor is selected for detecting signals of stealing; And the most popular microcontroller AT89C2051 which has small volume and low cost is used. When the whole system is in guarding status, and stealing behavior has been detected, sensing module will send the detected signal to the microcontroller. Af

6、ter processing by the microcontroller, sound and light warning will be activated. And the vehicle will not be fired anyway because the automobile ignition coil power source will be cut off at the same time. Keyword: Inferred Remote Control, Pyroelectric Inferred Sensor, Microcontroller AT89C2051, So

7、und And Light Alarm 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 目 錄 第 1 章 前 言1 1.1 選題背景 1 1.2 全球汽車防盜報(bào)警器的現(xiàn)狀 1 1.3 本論文的主要工作 2 第 2 章 汽車防盜報(bào)警器的總體方案設(shè)計(jì).3 2.1 方案設(shè)計(jì)要求 3 2.2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 3 第 3 章 汽車防盜報(bào)警系器的硬件設(shè)計(jì).4 3.1 紅外遙控發(fā)射器 4 3.1.1 振蕩器 4 3.1.2 紅外遙控發(fā)射器的原理圖 5 3.2 防盜報(bào)警系統(tǒng)的電源電路 6 3.3 紅外遙控接收及控制電路 7 3.3.1 鎖相環(huán)單音頻率譯碼集成電路(LM567) .8 3.3.2 鎖存器 9 3.3.3 繼電

8、器的工作原理和特性 9 3.3.4 紅外遙控接收和控制電路工作原理 .11 3.4 利用熱釋電紅外傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車的監(jiān)測 .12 3.4.1 紅外線 .12 3.4.2 熱釋電紅外線傳感器 .13 3.4.3 熱釋電紅外線傳感器工作原理 .13 3.4.4 熱釋電紅外傳感器對(duì)汽車的檢測原理 .14 3.5 聲光報(bào)警電路和切斷電路 .15 3.5.1 555 多諧振蕩15 3.5.2 聲光報(bào)警電路 .16 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 3.5.3 切斷電路 .16 3.6 報(bào)警系統(tǒng)的中央處理模塊 .17 3.6.1 中央處理器的選用 .17 3.6.2 中央處理器的時(shí)鐘電路和復(fù)位電路 .20

9、 3.6.3 AT89C2051 的指令系統(tǒng)說明21 第 4 章 汽車防盜報(bào)警器的軟件設(shè)計(jì)22 4.1 單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)概述 .22 4.2 系統(tǒng)防盜報(bào)警的軟件實(shí)現(xiàn) .22 結(jié) 論24 致 謝25 參考文獻(xiàn).26 附錄 A 軟件實(shí)現(xiàn)源程序 27 附錄 B 紅外遙控發(fā)射器的電路圖 29 附錄 C 紅外遙控接收以及報(bào)警系統(tǒng)的電路圖 30 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第 1 章 前 言 1.1 選題背景 汽車這個(gè)人類工業(yè)文明的產(chǎn)物、現(xiàn)代人的代步工具、曾經(jīng)被視為奢侈品 的商品，隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的日益提高，已經(jīng)逐漸地成 為我國尋常百姓家的新成員。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明:2003-2005

10、年中國轎車的需求量保 持在 20%25%的年增長速度:到 2005 年，國內(nèi)有能力購車的家庭約達(dá) 4,500 萬 戶;而到 2010 年，中國將很有可能成為全球僅次于美國和日本的第三大汽車市 場。擁有私家車已成為當(dāng)今中國家庭進(jìn)入時(shí)尚、現(xiàn)代生活的標(biāo)志之一。 但是隨著汽車數(shù)量的增加，盜竊分子也開始把目光投向作為高檔消費(fèi)品的 汽車。據(jù)“新浪網(wǎng)”2004 年 7 月 22 日?qǐng)?bào)，我國每年發(fā)生汽車盜案件十萬多起， 平均每天被盜的車輛達(dá) 300 多輛。就北京而言，北京市公安局 110 服務(wù)臺(tái)每天 都會(huì)接到十余起機(jī)動(dòng)車被盜的警情報(bào)告,實(shí)際情況表明防盜裝置已經(jīng)成為汽車不 可或缺的附件之一。 雖然 19 世紀(jì)末

11、已經(jīng)發(fā)明汽車，但是直到 20 世紀(jì) 20 年代末期，所有的汽車 才安裝上了簡單的機(jī)械鎖。為了安全防盜、便于操縱，從 20 世紀(jì) 70 年代至今， 以轎車為突破口，汽車鎖已從機(jī)械式向電子式轉(zhuǎn)變。汽車防盜報(bào)警無論是對(duì)汽 車制造商還是社會(huì)保險(xiǎn)業(yè)都具有極其重要的研究價(jià)值，如何制定出更為嚴(yán)格規(guī) 范的法規(guī)，開發(fā)出更為有效的汽車防盜裝置，減少車主的損失是今后人們研究 的重要課題。針對(duì)目前世界范圍內(nèi)汽車盜竊案的上升趨勢，各汽車廠家都在不 斷地改進(jìn)防盜技術(shù)，尤其是隨著微電子技術(shù)的進(jìn)步，汽車防盜技術(shù)已向著自動(dòng) 化、智能化方向發(fā)展。 1.2 全球汽車防盜報(bào)警器的現(xiàn)狀 現(xiàn)代汽車在出廠時(shí)大多已經(jīng)安裝了防盜系統(tǒng)，但是目前

12、國際上通用的汽車 防盜的核心思想是防止“汽車整車”被盜，也就是說即使盜賊將車門打開進(jìn)入車 內(nèi)，卻仍然無法將車開走。 市場上已有的汽車防盜報(bào)警器可以大致分為三種：第一種是低檔的電子類 汽車防盜報(bào)警器，依靠聲音振動(dòng)觸發(fā)，僅具有聲音報(bào)警的功能，容易被剪斷而 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 解除報(bào)警，因無法區(qū)分實(shí)質(zhì)性盜竊和偶然干擾而誤報(bào)，典型的現(xiàn)象就是擾民， 已基本淘汰。在已安裝了這種防盜報(bào)警器后仍然被盜的現(xiàn)象仍然發(fā)生。第二種 是目前普遍使用的中控鎖類，遙控操作，有定頻和跳頻兩種，可閉鎖點(diǎn)火啟動(dòng) 電路，效果有很大提高。使用無線電信號(hào)進(jìn)行遙控控制，曾發(fā)生專業(yè)盜竊團(tuán)伙 用頻率掃描解鎖成功而盜車的事例。第

13、三種是已少量使用的利用 GPS 全球星定 位系統(tǒng)的天網(wǎng)類和地網(wǎng)類防盜報(bào)警系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有很好的防劫持功能和被盜 后監(jiān)控行蹤的功能，在電子地圖未能普遍應(yīng)用的情況下，該類汽車防盜報(bào)警器 的應(yīng)用受到限制，此外，它的初裝費(fèi)和年服務(wù)費(fèi)很高，是它難以普及和市場化 的主要原因。該類汽車防盜報(bào)警器是目前國內(nèi)外最先進(jìn)的系統(tǒng)，但是它仍然沒 有主動(dòng)無線通知車主和車內(nèi)攝像的功能。 “安全、可靠、環(huán)保、便捷”應(yīng)該是新一代汽車電子產(chǎn)品的趨勢;也是汽車安 防產(chǎn)品的未來發(fā)展方向。 1.3 本論文的主要工作 為了保護(hù)汽車，一個(gè)操作簡單、功能齊全、保護(hù)性高的汽車防盜報(bào)警器將 是重要的選擇。為了達(dá)到這個(gè)目的，我們將設(shè)計(jì)汽車防盜報(bào)警

14、器,但由于條件的 限制,只能設(shè)計(jì)一種簡單的汽車防盜報(bào)警器.在本設(shè)計(jì)中，用紅外遙控器控制報(bào) 警系統(tǒng)電源的通斷，避免車主進(jìn)入室內(nèi)產(chǎn)生誤報(bào)警；采用現(xiàn)在普遍應(yīng)用于報(bào)警 器中的熱釋電紅外線傳感器進(jìn)行盜情信號(hào)的檢測；用當(dāng)今最流行的 AT89C2051 單片機(jī)控制，體積小、成本低。此報(bào)警器處于警戒狀態(tài)下，發(fā)生盜竊時(shí)，傳感 器將檢測到的信號(hào)送到單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)分析處理產(chǎn)生聲光報(bào)警，并且切斷汽 車點(diǎn)火線圈電源使汽車無法啟動(dòng)。 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 第 2 章 汽車防盜報(bào)警器的總體方案設(shè)計(jì) 2.1 方案設(shè)計(jì)要求 (1)遙控功能：采用紅外遙控器控制報(bào)警系統(tǒng)電源的通斷； (2)防盜功能：發(fā)生盜情時(shí)，系統(tǒng)自

15、動(dòng)切斷點(diǎn)火線圈電源使汽車無法啟動(dòng)。 (3)報(bào)警功能：有人非法近時(shí)，產(chǎn)生聲光報(bào)警。 2.2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求,論文提出了一個(gè)汽車防盜報(bào)警器的設(shè)計(jì)方案。整個(gè)防盜報(bào)警 系統(tǒng)的原理框圖如圖 2-1 所示。紅外遙控器用來控制報(bào)警系統(tǒng)的電源通斷,車主 離開駕駛室時(shí)通過遙控器接通報(bào)警器電源,報(bào)警器處于警戒狀態(tài),熱釋電人體紅 外傳感器開始工作。當(dāng)汽車有盜情發(fā)生時(shí)，紅外傳感器會(huì)檢測到盜賊的紅外線 信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過放大、濾波、比較電路后送至 AT89C2051 單片機(jī)的 P3.2 口, 再經(jīng)單片機(jī)分析處理后,發(fā)出有效的報(bào)警信號(hào)驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警電路產(chǎn)生聲光報(bào)警, 并切斷點(diǎn)火線圈電源使汽車無法啟動(dòng)。 車主 盜賊

16、 圖 2-1 汽車防盜報(bào)警器原理框圖 電源 人體紅外 傳感器 聲光報(bào)警電路 切斷電路 信號(hào)放大、 濾波 比 較 電 路 AT89C2051 P3.2 P1.7 P1.2 紅外遙控發(fā)射 紅外遙控器 紅外遙控接收電源控制電路 紅外遙控接收 及控制電路 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 第 3 章 汽車防盜報(bào)警器的硬件設(shè)計(jì) 3.1 紅外遙控發(fā)射器 發(fā)射部分的主要元件為紅外發(fā)光二極管，它實(shí)際上是一只特殊的發(fā)光二極 管，由于其內(nèi)部材料不同于普通發(fā)光二極管，因而其兩端施加一定電壓時(shí)，它 便發(fā)出的是紅外線而不是可見光。其外與普通 5 發(fā)光二極管相同，紅外線發(fā)光 二極管一般有黑色、深藍(lán)、透明三種顏色。 紅外遙

17、控發(fā)射器原理框圖如圖 3-1 所示,他主要由 6V 的電池、按鈕開關(guān)、 振蕩器、信號(hào)放大、紅外發(fā)射二極管等組成。當(dāng)按下按鈕開關(guān)接通電源，振蕩 器就產(chǎn)生 20KHz 頻率，其輸出信號(hào)經(jīng)過三極管放大后，使紅外發(fā)光二極管向外 發(fā)射紅外遙控信號(hào)。同理斷開按鈕開關(guān)，振蕩器停振，則中斷紅外信號(hào)。 圖 3-1 紅外遙控發(fā)射器原理框圖 3.1.1 振蕩器 由于用與非門組成的多諧振蕩器的電路簡單易懂，使用的元件也少,所以在 本電路中采用 CD4011 與非門集成電路組成振蕩頻率為 20KHz 的振蕩器如圖 3-2 所示，通過 RC 電路的充放電使電路產(chǎn)生多諧振蕩。其振蕩頻率可通過選擇 R、C 的值來確定，即 f

18、1/2.2RC，所以選用 24K 的電阻和 1000PF 的電容即可 達(dá)到要求。圖中的控制端用來控制振蕩器的起振，即當(dāng)控制端為高電平時(shí)，電 路振蕩;當(dāng)控制端為低電平時(shí)，電路停振。電路中的電阻 Rs 為保護(hù)電阻，其阻 值一般要求大于或小于 2R1。 20kHz 電池（6V） (6V) 振蕩器信號(hào)放大紅外發(fā)光二極管 按鈕開關(guān) 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 123456 A B C D 654321 D C B A Title NumberRevisionSize B Date:30-May-2007Sheet of File:C:Documents and Settings1xiuxiuPro

19、tel9911.DDBDrawn By: 1 2 3 U1A CD4011 5 6 4 U1B CD4011 R 24K RS 100KC 1000P U0 圖 3-2 多諧振蕩器 3.1.2 紅外遙控發(fā)射器的原理圖 123456 A B C D 654321 D C B A Title NumberRevisionSize B Date:21-Jun-2007Sheet of File:C:Documents and Settings1信信信2信信信信.ddbDrawn By: R3 220K R1 47K R5 24K R4 100K R2 470K R7 100 R6 4.7K C1 1

20、u C2 1000p C3 1000p V D1 V DD 6V V T1 9013 S1 1 2 3 U1A 4011 5 6 4 U1B 4011 8 9 10 U1C 4011 12 13 11 U1D 4011 圖 3-3 紅外遙控發(fā)射電路原理圖 紅外遙控發(fā)射電路原理圖如圖 3-3 所示，電路中的與非門 U1C、UID 組成多 諧振蕩器，其振蕩頻率大約為 20KHz；電路中 R1、R2 對(duì) 6V 電源電壓分壓,R1 兩 端電壓大約 4.5V。當(dāng)按下按鈕開關(guān)，6V 電源通過 R2 向 C1 充電,使電容 C1 兩端 電壓 Vc1 按指數(shù)規(guī)律上升,則與非門 U1A 的輸入端就由低電平變?yōu)楦?/p>

21、電平,輸出 端由高電平變?yōu)榈碗娖剑虼?，與非門 U1B 的輸出端變?yōu)楦唠娖剑摳唠娖郊?在與非門 U1C 的 8 腳輸入端上，使由 U1C、U1D 組成的振蕩器起振，其輸出的信 號(hào)經(jīng)過 VT1 放大后，使紅外發(fā)光二極管向外發(fā)射紅外遙控信號(hào)。當(dāng)按下按鈕開 關(guān)時(shí)，電容 C1 放電,與非門 U1A 的輸入端就由高電平變?yōu)榈碗娖?、輸出端由?電平變?yōu)榈碗娖剑瑒t與非門 U1B 的輸出端由高電平變?yōu)榈碗娖?，使振蕩器停振?中斷紅外發(fā)射信號(hào)。 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 3.2 防盜報(bào)警系統(tǒng)的電源電路 汽車防盜系統(tǒng)是利用蓄電池作為供電來源，而紅外接遙控收控制電路和報(bào)警 系統(tǒng)選用的微處理器(AT89C2

22、051 )、熱釋電紅外傳感器、處理電路以及報(bào)警執(zhí)行 模塊等所需電壓值為 5V，需要電壓轉(zhuǎn)換電路為各種器件提供穩(wěn)定可靠的電源。 由于現(xiàn)在的汽車采用的蓄電池一般是 12V，防盜系統(tǒng)所需求的電壓為 5V，可以通 過三端固定輸出集成穩(wěn)壓器 CW7805 來實(shí)現(xiàn)電壓的轉(zhuǎn)換。 一、W7800 系列集成穩(wěn)壓器的內(nèi)部組成框圖 輸入 輸出 圖 3-4 CW7800 系列集成穩(wěn)壓器的內(nèi)部組成框圖2 CW7800 系列集成穩(wěn)壓器的內(nèi)部組成框圖如圖 3-4 所示，它由啟動(dòng)電路、調(diào) 整電路、基準(zhǔn)電路、取樣電路、比較放大電路、保護(hù)電路等部分組成。其中啟 動(dòng)電路是集成穩(wěn)壓器的一個(gè)特殊環(huán)節(jié)，它的作用是在輸入電壓 Ui 加入以

23、后，幫 助穩(wěn)壓器快速建立輸出電壓 Uo；調(diào)整電路由復(fù)合管構(gòu)成且該復(fù)合管工作在線性 放大區(qū)；基準(zhǔn)電路為比較電路同相輸入端提供基準(zhǔn)電壓；取樣電路由內(nèi)部電阻 分壓器構(gòu)成，分壓為固定的，所以輸出電壓是固定的；比較放大主要由集成運(yùn) 放構(gòu)成，用來對(duì)取樣電壓與基準(zhǔn)電壓的差值進(jìn)行比較放大；保護(hù)電路主要是用 來保護(hù)調(diào)整管，它具有過流保護(hù)、過壓和過熱保護(hù)功能（當(dāng)輸出過流或短路時(shí)， 過流保護(hù)電路動(dòng)作以限制調(diào)整管電流的增加；當(dāng)輸入、輸出電壓差較大，即調(diào) 調(diào)整電路 保護(hù)電路 啟 動(dòng) 電 路 取 樣 電 路 比較 放大 基準(zhǔn) 電路 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 整管 C、E 之間的壓降超過一定值后，過壓保護(hù)電路就工作

24、，自動(dòng)降低調(diào)整管的 電流，以限制調(diào)整管的功耗，使之處于安全工作區(qū)；過熱保護(hù)電路是集成穩(wěn)壓 獨(dú)特的保護(hù)措施，當(dāng)芯片溫度較低時(shí)，起保護(hù)電路不起作用，當(dāng)芯片溫度上升 到最大允許值時(shí)，保護(hù)電路將迫使輸出電流減小，芯片功耗隨之減少，從而可 避免穩(wěn)壓器因?yàn)檫^熱而損壞2。 一、電源電路原理 123456 A B C D 654321 D C B A Title NumberRevisionSize B Date:19-Jun-2007Sheet of File:H:信2信信信信.ddbDrawn By: C10 0.1u C12 0.33u + C9 220u Vin 1 GND 2 Vout 3 7805

25、 +12V 5V 圖 3-5 電源電路 電源電路原里圖如圖 3-5 所示.蓄電池的輸出電壓為+12V 左右,送入三端集 成穩(wěn)壓器的輸入端,則輸出端得到穩(wěn)定的+5V 輸出電壓。輸入端電容 C12 用以抵 消輸入端長線的電感效應(yīng)，及防止自激振蕩，還可以起到高頻旁路的作用；輸 出端電容 C10、C9 用以改善瞬態(tài)響應(yīng)，消除電路的高頻噪聲，也具有消振的作 用。 3.3 紅外遙控接收及控制電路 紅外遙控接收及控制電路框圖如圖 3-6 所示。它主要由紅外接收二極管、 信號(hào)放大電路、鎖相環(huán)集成電路、鎖存器以及繼電器組成。紅外接收二極管接 收遙控器發(fā)射的紅外信號(hào)，將其信號(hào)放大后,經(jīng)過鎖相環(huán)單音頻率譯碼集成電路

26、 LM567 進(jìn)行選頻，再由鎖存器對(duì) LM567 的輸出信號(hào)進(jìn)行鎖存后來控制繼電器的 通斷，最后通過繼電器的的通斷來控制汽車報(bào)警系統(tǒng)電源的通斷。 紅外接收 二極管 鎖相環(huán) 集成電 路 信號(hào) 放大 鎖存 器 繼電 器 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 圖 3-6 紅外接收框圖 3.3.1 鎖相環(huán)單音頻率譯碼集成電路(LM567) LM567 內(nèi)部原理圖如圖 3-7 所示。LM567 是一片鎖相環(huán)電路，采用 8 腳雙列 直插封裝。其 5、6 腳外接的電阻和電容決定了內(nèi)部壓控振蕩器的中心頻率 f，f1/1.1R1C2,其其、腳通常分別通過一電容器接地，形成輸出濾波網(wǎng) 絡(luò)和環(huán)路單級(jí)低通濾波網(wǎng)絡(luò)。腳所接

27、電容決定鎖相環(huán)路的捕捉帶寬：電容值 越大，環(huán)路帶寬越窄。腳所接電容的容量應(yīng)至少是腳電容的 2 倍。腳是 輸入端，要求輸入信號(hào)25mV。腳是邏輯輸出端，其內(nèi)部是一個(gè)集電極開路 的三極管，允許最大灌電流為 100mA。LM567 的工作電壓為 4.759V，工作頻 率從直流到 500kHz，靜態(tài)工作電流約 8mA。LM567 的內(nèi)部電路及詳細(xì)工作過程 非常復(fù)雜，這里僅將其基本功能概述如下：當(dāng) LM567 的腳輸入幅度25mV、 頻率在其帶寬內(nèi)的信號(hào)時(shí)，腳由高電平變成低電平，腳輸出經(jīng)頻率/電壓變 換的調(diào)制信號(hào)；如果在器件的腳輸入音頻信號(hào)，則在腳輸出受腳輸入調(diào) 制信號(hào)調(diào)制的調(diào)頻方波信號(hào)。 成都理工大學(xué)

28、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 圖 3-7 LM567 內(nèi)部原理圖 3.3.2 鎖存器 鎖存器是一種用于存儲(chǔ)二進(jìn)制數(shù)據(jù)的寄存器。它的特點(diǎn)：在沒有鎖存信號(hào) 到來時(shí)，鎖存器輸出狀態(tài)隨輸入信號(hào)而改變；當(dāng)鎖存信號(hào)到達(dá)時(shí)，鎖存器將保 存信號(hào)到達(dá)前一時(shí)刻的狀態(tài)。 D 觸發(fā)器可構(gòu)成鎖存器，1 位由 D 觸發(fā)器構(gòu)成鎖存器邏輯電路如圖 3-8 所 示。圖中時(shí)鐘脈沖 CP 是鎖存信號(hào)。由邏輯電路可看出，在 CP=1 期間，鎖存器 狀態(tài)跟隨著輸入信號(hào)一起變化，即 Q=D，相當(dāng)于輸出直接接到輸入端，故稱為 “透明” ；只有在 CP=0 時(shí)，鎖存器狀態(tài)才保持不變，稱為“數(shù)據(jù)鎖存” 。從邏輯 電路可以看出，1 位 D 觸發(fā)器實(shí)際就

29、是一個(gè) D 觸發(fā)器8。 由此可得，本設(shè)計(jì)中采用芯片 CC4013 構(gòu)成鎖存器，但是 CC4013 是一個(gè)雙 D 觸發(fā)器，所以只用它的一個(gè)就行。CC4013 的管腳圖如圖 3-9 所示。 圖 3-8 1 位 D 觸發(fā)器的邏輯圖 圖 3-9 CC4013 的管腳圖 3.3.3 繼電器的工作原理和特性 繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系 統(tǒng)（又稱輸出回路） ，通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去 控制較大電流的一種“自動(dòng)開關(guān)” 。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 電路等作用。 圖 3-10 繼電器內(nèi)部結(jié)構(gòu) 繼電器

30、就是電子機(jī)械開關(guān)，它是用漆包銅線在一個(gè)圓鐵芯上繞幾百圈至幾 千圈，當(dāng)線圈中流過電流時(shí)，圓鐵芯產(chǎn)生了磁場，把圓鐵芯上邊的帶有接觸片 的鐵板吸住，使之?dāng)嚅_第一個(gè)觸點(diǎn)而接通第二個(gè)開關(guān)觸點(diǎn)。當(dāng)線圈斷電時(shí)，鐵 芯失去磁性，由于接觸銅片的彈性作用，使鐵板離開鐵芯，恢復(fù)與第一個(gè)觸點(diǎn) 的接通。因此，可以用很小的電流去控制其他電路的開關(guān)。整個(gè)繼電器由塑料 或有機(jī)玻璃防塵罩保護(hù)著，有的還是全密封的，以防觸電氧化。如圖 3-10 所示， 當(dāng)控制電路中的開關(guān) K 閉合時(shí)，電磁鐵便具有磁性，將銜鐵吸下，使繼電器觸 點(diǎn)接觸，與觸點(diǎn)相連接的電源電路便接通；當(dāng)控制開關(guān) K 斷開時(shí)，電磁鐵的磁 性被撤消，繼電器觸點(diǎn)彈開，電源電

31、路亦隨之?dāng)嚅_。 123456 A B C D 654321 D C B A Title NumberRevisionSize B Date:19-Jun-2007Sheet of File:H:信2信信信信.ddbDrawn By: R C C k S k k 信信 R 信信 D VT 信信 (a)(b)(c) S 圖 3-11 繼電器的三種常見連接電路 繼電器的幾種常見連接電路如圖 3-11 所示。(1)繼電器串聯(lián) RC 電路：電路 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 形式如圖 3-11(a)所示，這種形式主要應(yīng)用于繼電器的額定工作電壓低于電源 電壓的電路中。當(dāng)電路閉合時(shí)，繼電器線圈由于自感

32、現(xiàn)象會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢阻礙線 圈中電流的增大，從而延長了吸合時(shí)間，串聯(lián)上 RC 電路后則可以縮短吸合時(shí)間。 原理是電路閉合的瞬間，電容 C 兩端電壓不能突變可視為短路，這樣就將比繼 電器線圈額定工作電壓高的電源電壓加到線圈上，從而加快了線圈中電流增大 的速度，使繼電器迅速吸合。電源穩(wěn)定之后電容 C 不起作用，電阻 R 起限流作 用。(2).繼電器并聯(lián) RC 電路：電路形式見圖 3-11(b)所示，電路閉合后，當(dāng)電 流穩(wěn)定時(shí) RC 電路不起作用，斷開電路時(shí)，繼電器線圈由于自感而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng) 勢，經(jīng) RC 電路放電，使線圈中電流衰減放慢，從而延長了繼電器銜鐵釋放時(shí)間， 起到延時(shí)作用。 (3).繼電器并聯(lián)

33、二極管電路：電路形式見圖 3-11(c)所示，主 要是為了保護(hù)晶體管等驅(qū)動(dòng)元器件。當(dāng)圖中晶體管 VT 由導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r(shí)，流經(jīng) 繼電器線圈的電流將迅速減小，這時(shí)線圈會(huì)產(chǎn)生很高的自感電動(dòng)勢與電源電壓 疊加后加在 VT 的 c、e 兩極間，會(huì)使晶體管擊穿，并聯(lián)上二極管后，即可將線 圈的自感電動(dòng)勢鉗位于二極管的正向?qū)妷?，此值硅管約 0.7V，鍺管約 0.2V，從而避免擊穿晶體管等驅(qū)動(dòng)元器件。并聯(lián)二極管時(shí)一定要注意二極管的 極性不可接反，否則容易損壞晶體管等驅(qū)動(dòng)元器件。 本論文采用的是繼電器串聯(lián)二極管電路，由于報(bào)警系統(tǒng)電源是 5V 的直流電 源，所以選用工作電壓為 5V 的繼電器(HRS2H-S-D

34、C5V)。 3.3.4 紅外遙控接收和控制電路工作原理 紅外遙控接收及控制電路如圖 3-12 所示。電路中的與非門 U2A、U2B、U2C 組成一個(gè)高增益放大電路。當(dāng)車主停車關(guān)門后，啟動(dòng)遙控器，紅外接收二極管 VD1 收到紅外遙控發(fā)射器發(fā)出的遙控指令，在 VD1 的兩端便產(chǎn)生了與發(fā)射器信 號(hào)頻率相同的電壓信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)放大電路放大，在送往 IC1 的腳。IC1 是 一塊鎖相環(huán)單音頻率譯碼集成電路 LM567，在它的、腳外接的電位器 RP1 和電容 C6 可確定 IC1 內(nèi)部壓控振蕩器的中心頻率，而第腳外接的 C7 則決定 了內(nèi)部鎖相環(huán)路頻率捕捉帶寬，C7 容量越大，鎖相環(huán)帶寬越窄，反之則越寬。

35、 當(dāng) C6 確定后，便可通過調(diào)節(jié)電位 RP1 來調(diào)整接收選頻的中心頻率。IC1 的第 腳便由高電平變?yōu)榈碗娖剑诮?jīng)反相器變?yōu)楦唠娖剿偷?D 觸發(fā)器的 CLK 端腳， 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 則 D 觸發(fā)器 CC4013 的 Q 端腳輸出高電平，該信號(hào)經(jīng) R25 加至 VT6 管的基極， 使 VT6 管導(dǎo)通，即繼電器 K1 得電工作，其常開觸點(diǎn)閉合，發(fā)光二極管 VD6 發(fā)光， 且接通報(bào)警系統(tǒng) 5V 電源，此時(shí)報(bào)警系統(tǒng)得電工作。當(dāng)車主再次啟動(dòng)遙控器時(shí)， D 觸發(fā)器電路翻轉(zhuǎn)，Q 端腳輸出低電平，VT6 管截止使繼電器 K1 斷電，常閉 合觸點(diǎn)斷開，發(fā)光二極管熄滅，報(bào)警系統(tǒng)的電源斷開，報(bào)警

36、系統(tǒng)不工作。 123456 A B C D 654321 D C B A Title NumberRevisionSize B Date:22-Jun-2007Sheet of File:C:Documents and Settings1信信信2信信信信.ddbDrawn By: R8 100K R9 10K C4 0.01uC5 0.01u C6 1000p C10 0.1u RP1 51K Vin 1 GND 2 Vout 3 IC37805 OUT 8 GND 7 Ct 6 Rt 5 Ofil 1 Lfil 2 IN 3 V+ 4 IC2 LM567 VD2 IN4001 C8 0.02

37、u C11 0.33u +C9 220u R10 1M C7 4700p 12 U2A 4069 34 U2B 4069 56 U2C 4069 98 U2D 4069 D 5 Q 1 CLK 3 Q 2 S 6 R 4 U3A 4013 VT1 8050 R11 2K K1 HRS2H-S-DC5V R12 1K VD3 LED +12V +12V +5V +5V VD1 圖 3-12 紅外遙控接收及控制電路 3.4 利用熱釋電紅外傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車的監(jiān)測 熱釋電紅外線傳感器是工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中必不可缺的檢測元件.被廣泛 應(yīng)用在各種機(jī)械,機(jī)床制造業(yè)及紡織、造紙、煙草,輕工、食品、工礦冶金、航

38、 空工業(yè)、電力保安、汽車工業(yè)等各行各業(yè).作限位、定位檢測,自動(dòng)計(jì)數(shù)、測速、 自動(dòng)保護(hù),工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)流水線及微機(jī)信號(hào),數(shù)控裝置等有巨大的作用.它的廣泛 應(yīng)用，證明了的價(jià)值。本防盜報(bào)警系統(tǒng)用它來設(shè)計(jì)監(jiān)測系統(tǒng)也是出于它很好的 感測和傳感器性能，能夠?qū)Ψ辣I報(bào)警系統(tǒng)起到穩(wěn)定可靠的作用。 當(dāng)汽車有盜情發(fā)生時(shí)，紅外線傳感器會(huì)檢測到盜賊的紅外線信號(hào)，從而 傳給處理器處理，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 3.4.1 紅外線 紅外線即紅外光是太陽光譜的一部分。紅外光的最大特點(diǎn)就是具有光熱效 應(yīng)，輻射熱量，它是光譜中最大光熱效應(yīng)區(qū)。紅外光一種不可見光，與所有電 磁波一樣，具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性質(zhì)。紅外光在真空中的傳

39、播速度為 3108m/s。紅外光在介質(zhì)中傳播會(huì)產(chǎn)生衰減，在金屬中傳播衰減很 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 大，但紅外輻射能透過大部分半導(dǎo)體和一些塑料，大部分液體對(duì)紅外輻射吸收 非常大。不同的氣體對(duì)其吸收程度各不相同，大氣層對(duì)不同波長的紅外光存在 不同的吸收帶。研究分析表明，對(duì)于波長為 15m、 814m 區(qū)域的紅外光 具有比較大的“透明度” 。即這些波長的紅外光能較好地穿透大氣層。紅外線區(qū) 域劃分如下表 3-1 所示。 表 3-1 紅外光區(qū)域劃分 名稱波長（）m 近紅外線0.75-3 中紅外線3-6 遠(yuǎn)紅外6-15 極遠(yuǎn)紅外15-1000 3.4.2 熱釋電紅外線傳感器 熱釋電紅外線傳感

40、器(Pyroelectric Infrared Radiation Sensor, PIR) 是 20 世紀(jì) 80 年代發(fā)展起來的一種新型敏感元件。由于其獨(dú)特的優(yōu)越性，所以 在近年來已被廣泛應(yīng)用于各種防盜報(bào)警器電路系統(tǒng)中。 熱釋電紅外線傳感器主要是由一種高熱電系數(shù)的材料，如鋯鈦酸鉛系陶瓷、 鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為 21mm 的探測元件、菲涅爾透鏡組成。 3.4.3 熱釋電紅外線傳感器工作原理 紅外技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)為大家所熟知，這種技術(shù)已經(jīng)在現(xiàn)代科技、國 防和工農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。 熱釋電紅外線傳感器主要部分是由一種高熱電系數(shù)的材料制成尺寸為 2x lmm 的探測元件。在每個(gè)

41、探測器內(nèi)裝入一個(gè)或兩個(gè)探測元件，并將兩個(gè)探測元 件以反極性串聯(lián)，以抑制由于自身溫度升高而產(chǎn)生的干擾。探測元件的作用是 探測、接收紅外輻射并將其轉(zhuǎn)換成微弱的電壓信號(hào)。為了提高探測器的靈敏度 及探測距離，一般在探測器的前方裝設(shè)一個(gè)菲涅爾透鏡或衍射光學(xué)型聚焦鏡等。 菲涅爾透鏡是用透明塑料制成的一種具有特殊光學(xué)系數(shù)的透鏡。用它和放大電 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 路相配合，可將信號(hào)放大 70dB 以上，可以測出 1020m 內(nèi)人的活動(dòng)。同時(shí)利用 透鏡的特殊原理，在探測器的前方產(chǎn)生一個(gè)交替變化的“盲區(qū)“和“高靈敏區(qū)“。 當(dāng)有人從透鏡前走過時(shí)，人體發(fā)生的紅外線就不斷地在“盲區(qū)“和“高靈敏區(qū)“內(nèi) 切

42、換，這樣就使接收到的信號(hào)以忽強(qiáng)忽弱的脈沖形式輸入,增強(qiáng)了能量幅度，從 而提高了探測靈敏度。這就是熱釋電傳感器的基本原理3。 3.4.4 熱釋電紅外傳感器對(duì)汽車的檢測原理 熱釋電紅外傳感器的敏感元采用上海尼塞拉傳感器有限公司的 SDO2 熱釋電 人體紅外傳感器。該傳感器本身的探測半徑可能不到 2m，但如果配上菲涅爾透 鏡則可達(dá)到 10m,甚至更遠(yuǎn)9。熱釋電人體紅外傳感器的工作原理圖如 3-13 所 示。傳感器 SD02 輸出的電壓信號(hào)經(jīng)過濾波、放大后與設(shè)定的參考基準(zhǔn)電壓相比 較，比較的結(jié)果是把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并送入中央處理模塊(LM358 的 1 腳輸出送至 AT89C2051 的 P3.

43、1 端)處理，即經(jīng) R15 與 RP2 分壓后，雙運(yùn)放集成 運(yùn)算放大電器 LM358 的 2 腳對(duì)地電壓（參考基準(zhǔn)電壓）為 50 毫伏。當(dāng)無人靠近 時(shí)，LM358 的 3 腳電位為零，3 腳電位低于 2 腳電位，則 LM358 的 1 腳輸出低電 位；當(dāng)有人靠近時(shí)，SD02 輸出的電信號(hào)經(jīng)三極管 VT2 放大后通過 C17 送到 LM358 的 3 腳，此脈沖幅度可達(dá) 150 豪伏，則此時(shí) 3 腳電位高于 2 腳電位， LM358 的 1 腳就由低電位變?yōu)楦唠娢弧?123456 A B C D 654321 D C B A Title NumberRevisionSize B Date:19-

44、Jun-2007Sheet of File:H:信2信信信信.ddbDrawn By: 1 2 3 SD02 R16 47K R15 51K R14 30K R17 1M C15 0.01u C16 4.7u C17 1u V T2 8050 3 2 1 84 IC4A LM358 R18 11K R13 33K C13 0.047u + C12 470u +5V P3.2 R19 510 圖 3-13 熱釋電人體紅外傳感器的工作原理 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 3.5 聲光報(bào)警電路和切斷電路 3.5.1 555 多諧振蕩 555 多諧振蕩器如圖 3-14 所示。當(dāng)振蕩器接通電源后，開

45、始因?yàn)殡娙?C 上 的初始電壓 Vc 為 0，V1=Vc=0，使 V1(1/3)VCC,所以輸出為高電平，即 Vo=Vo=1； 同時(shí) Vo開始經(jīng)電阻 R2 向 C 充電，使 Vc 按指數(shù)規(guī)律上升，電路輸出保持高電 平；當(dāng)充到 V1=Vc=VT+(2/3)VCC 時(shí)，輸出跳變?yōu)榈碗娖剑娙?C 又經(jīng) R2、555 內(nèi)部的 T1 管開始放電8。 同理，當(dāng)放電使得 V1=VcVT-=(1/3) VCC 時(shí)，輸出又跳變?yōu)楦唠娖剑娙?C 經(jīng) R2 重新開始充電。如此周而復(fù)始，電路不停地產(chǎn)生振蕩，輸出矩形脈沖。 在圖 2-15 中，正向脈沖寬度 T10.7(R1+R2)C,負(fù)向脈沖寬度 T20.7R2C

46、,則 T= T1+T2,振蕩頻率 f=1/T。本設(shè)計(jì)中，R1=10K，R2=60K，C=0.01uF，則 T1= 0.7*(10k+60k)*0.01uF=0.49ms，T2=0.7*60K*0.01u=0.42ms,f=1/(1.01ms) 1kHz。 123456 A B C D 654321 D C B A Title NumberRevisionSize B Date:8-Jun-2007 Sheet of File:C:Documents and Settings1555.DDBDrawn By: TRIG 2 Q 3 R 4 CVolt 5 THR 6 DIS 7 VCC 8 GN

47、D 1 555 R1 R2 CC1 0.01u +VCC V1 Vo Vc Vo 圖 3-14 555 多諧振蕩器 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 3.5.2 聲光報(bào)警電路 當(dāng)車主離開車子時(shí),按下紅外遙控發(fā)射器的按鈕開關(guān)使報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)入警戒狀 態(tài),由單片機(jī) AT89C2051 來控制防盜控制聲光報(bào)警電路。 聲光報(bào)警電路如圖 3-15 所示。由 555 電路、揚(yáng)聲器、發(fā)光二極管等組成。 555 振蕩器的腳復(fù)位端與 AT89C2051 的 P1.2 端相連，受 P1.2 端輸出的頻率 為 1Hz 的脈沖信號(hào)控制。當(dāng) AT89C2051 的 P1.2 端為低電平， 555 振蕩器處于 復(fù)位而停止振

48、蕩，沒有脈沖輸出，則揚(yáng)聲器不發(fā)聲；當(dāng) AT89C2051 的 P1.2 端 輸出為高電平時(shí)，允許 555 振蕩器振蕩，輸出振蕩頻率大約為 1KHz 的脈沖，該 脈沖信號(hào)經(jīng)過電容 C23 耦合濾除直流分量使揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲音，由此可見， 揚(yáng)聲器隨 555 振蕩器的斷續(xù)振蕩。變發(fā)出嗚嗚的間隙叫聲。同時(shí) P1.2 端輸 出頻率為 1Hz 的脈沖信號(hào)經(jīng)電阻 R21 加到發(fā)光二極管上 VD5 上，VD5 將閃爍發(fā) 光。 123456 A B C D 654321 D C B A Title NumberRevisionSize B Date:19-Jun-2007Sheet of File:H:信2信信

49、信信.ddbDrawn By: C21 0.01u C22 0.01u R23 60K R22 10K TRIG 2 Q 3 R 4 CVolt 5 THR 6 DIS 7 VCC 8 GND 1 555 R21 470 + C23 30u VD5 LED SPEAKER +5V P1.2 圖 3-15 聲光報(bào)警電路 3.5.3 切斷電路 當(dāng)車主離開車子,按下紅外遙控發(fā)射器的按鈕開關(guān)是報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)入警戒狀態(tài)， 由單片機(jī) AT89C2051 來控制汽車的啟動(dòng)系統(tǒng)的工作情況。 一、切斷電路 切斷電路如圖 3-16 所示。切斷電路的輸入端與單片機(jī) AT89C2051 的 P1.7 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)

50、（論文） 17 端相連，由于單片機(jī)來控制其工作狀況。當(dāng)報(bào)警系統(tǒng)未接到報(bào)警信號(hào)時(shí)， AT89C2051 的 P1.7 端輸出低電平，達(dá)林頓管截止，繼電器 K2(因?yàn)榇穗娐肥怯?晶體管驅(qū)動(dòng)繼電器工作的，所以采用并聯(lián)二極管的電路接法來保護(hù)晶體管)不動(dòng) 作，繼電器常閉觸點(diǎn)不動(dòng)作，點(diǎn)火線圈能正常接通，汽車可以正常啟動(dòng)；當(dāng)報(bào) 警系統(tǒng)接到報(bào)警信號(hào)時(shí)，AT89C2051 的 P1.7 端輸出由低電平變?yōu)楦唠娖剑龢O 管 VT3、VT4 導(dǎo)通，繼電器 K2 得電工作，其常閉觸點(diǎn)斷開，則點(diǎn)火線圈就被斷 開，汽車就無法啟動(dòng)。 123456 A B C D 654321 D C B A Title NumberRev

51、isionSize B Date:19-Jun-2007Sheet of File:H:信2信信信信.ddbDrawn By: R24 1K K2V D4 IN4148 V T3 9013 V T4 9013 +12V 點(diǎn)火線圈 +5V P1.7 圖 3-16 切斷電路 3.6 報(bào)警系統(tǒng)的中央處理模塊 由微處理器及其外圍設(shè)備組成的中央處理模塊是汽車防盜系統(tǒng)的核心部分。 整個(gè)系統(tǒng)中的監(jiān)測模塊、聲光報(bào)警電路以及切斷電路都要受控于中央處理器， 熱釋電人體紅外傳感器所采集的車況信息就在這里進(jìn)行處理。 3.6.1 中央處理器的選用 考慮到此汽車防盜報(bào)警系統(tǒng)在車上，故應(yīng)該考慮車載防盜設(shè)備所應(yīng)具備低 功耗、

52、高可靠性和便攜性等因素。所以選用 AT89C2051 單片機(jī)作為中央處理器。 一、單片機(jī) AT89C2051 芯片介紹5 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 1.主要特性 AT89C2051 是 ATMEL 公司生產(chǎn)的帶 2K 字節(jié)閃速可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器 (PEROM)的 8 位單片機(jī)，該芯片體積小具有良好的性能價(jià)格比是為用戶降低成本 的首選器件。它的主要特性有：(1)與標(biāo)準(zhǔn) MCS-51 指令系統(tǒng)兼容；(2)內(nèi)部帶 2KB 可編程閃速存儲(chǔ)器；(3)壽命為 1000 次擦/寫循環(huán)；(4)數(shù)據(jù)保留時(shí)間為 10 年；(5)工作電壓為 2.7-6V;(6)全靜態(tài)工作頻率為 0HZ-24MHZ；(

53、7)兩級(jí)程序存 儲(chǔ)器鎖定；(8)128 字節(jié)內(nèi)部 RAM；(9)15 條可編程 I/O 線；(10)2 個(gè) 16 位定時(shí) 器/計(jì)數(shù)器；(11)5 個(gè)兩級(jí)中斷源；(12)可編程全雙工串行 UART 通道；(13)直 接對(duì) LED 驅(qū)動(dòng)輸出；(14)片內(nèi)精確的模擬比較器；(15)片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘器； (16)低功耗的休眠和掉電模式。 2.描述 AT89C2051 是一個(gè)低電壓,高性能 CMOS 工藝的 8 位單片機(jī),片內(nèi) 2K bytes 的可反復(fù)寫的只讀程序存儲(chǔ)器(PEROM)和 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(ROM), 器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容

54、標(biāo)準(zhǔn) MCS-51 指令 系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲(chǔ)單元， AT89C2051 可提供很多 高性能價(jià)格比的應(yīng)用場合 AT89C2051 是一個(gè)功能強(qiáng)大的單片機(jī)，但它只有 20 個(gè) 引腳，15 個(gè)雙向輸出/輸出(I/O)端口，其中 P1 是一個(gè)完整的 8 位雙向 I/O 口， 兩個(gè)外部中斷口，兩個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，兩個(gè)全雙工串行通信口，一個(gè) 模擬比較放大器。同時(shí) AT89C2051 的時(shí)鐘頻率可為零，即具備可用軟件設(shè)置的 睡眠省電功能，系統(tǒng)的喚醒方式有 RAM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行口和外部中斷口， 系統(tǒng)喚醒后進(jìn)入繼續(xù)工作狀態(tài)。省電模式中，片內(nèi) RAM 被凍結(jié)，

55、時(shí)鐘停止振蕩， 所有功能停止工作，直到系統(tǒng)被硬件復(fù)位可繼續(xù)進(jìn)行。 二、單片機(jī) AT89C2051 的引腳介紹 AT89C2051 是一個(gè)有 20 個(gè)引腳的芯 片,引腳如圖 3-17 所示。 AT89C2051 芯片的 20 個(gè)引腳功能為： VCC： 電源電壓。 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 GND：接地 RST：復(fù)位輸入。RST 一旦變成高電平并保持兩個(gè)機(jī)器周期,所有的 I/O 引 腳就位到“1”。當(dāng)振蕩器正在運(yùn)行時(shí),持續(xù)給 圖 3-17 AT89C2051 引腳配 置 出 RST 引腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平便可完成復(fù)位。每一個(gè)機(jī)器周期需 12 個(gè)振 蕩器或時(shí)鐘周期。 4. XTAL1：反

56、向振蕩放大器的輸入及其內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入 5. XTAL2：來自反向振蕩放大器的輸出。 6. P1 口：P1 口 8 位雙向 I/O 口。引腳 P1、2-P1、7 提供內(nèi)部上拉，當(dāng)作 為輸入并被外部下拉為低電平時(shí)，它們將輸出電流(I)。這個(gè)是因?yàn)閮?nèi)部上拉的 緣故。P1、0 和 P1、2 需要外部上拉，可用作片內(nèi)模擬比較器的正向輸入(AIN0)和 反向輸入(AIN1)。P1 口輸出緩沖器能接收 20MA 電流，并能直接驅(qū)動(dòng) LED 顯示 器；P1 口引腳寫入 1 后，可用作輸入。在閃速編程和編程校驗(yàn)期間，P1 口也可 接受編程數(shù)據(jù)。 7.P3 口 ： 引腳 P3、0-P3、5 與 P3、7

57、為 7 個(gè)帶內(nèi)部的雙向 I/O 引腳。P3、6 在內(nèi)部已與片內(nèi)比較器輸出相連，不能作為通用 I/O 引腳訪問。P3 口的輸出緩 沖器能接收 20MA 電流，P3 口寫入 1 后，內(nèi)部上拉，可作用輸入。P3 口也可用 做特殊功能口，其功能見下表 3-2。P3 口同時(shí)也可作為閃速器編程和編程校驗(yàn) 接收控制信號(hào)。 表 3-2 P3 口特殊功能 P3.0 RXD(串行輸入口) P3.1 TXD(串行輸出口) P3.2 INTO(外部中斷 0) P3.3 INT1(外部中斷 1) P3.4 TO(定時(shí)器 0 外部輸入) P3.5 T1(定時(shí)器 1 外部輸入) 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 從上述引

58、腳說明可看出,AT89C2051 沒有提供外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器與 I/O 設(shè)備所 需的地址、數(shù)據(jù)、控制信號(hào),因此利用 AT89C2051 構(gòu)成的單片機(jī)系統(tǒng)不能在 AT89C2051 之外擴(kuò)展存儲(chǔ)器或 I/O 設(shè)備,也即 AT89C2051 本身即構(gòu)成了最小單片 機(jī)系統(tǒng)。 3.6.2 中央處理器的時(shí)鐘電路和復(fù)位電路 一、時(shí)鐘電路 時(shí)鐘電路相對(duì)較簡單，只需要外界石英晶振和電容即可。在 AT89C51 單片 機(jī)中 XTAL1 和 XTAL2 分別為反向振蕩放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以 配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器 件，XTAL2 應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信

59、號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此 對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 處理器外部時(shí)鐘電路如下圖 3-18 所示。 圖 3-18 時(shí)鐘電路 二、復(fù)位電路 單片機(jī)復(fù)位電路分上電復(fù)位和外部復(fù)位電路兩種方式。如圖 3-19 所示， 圖 3-19 (a)為上電復(fù)位電路，在上電瞬間 RST 端與 VCC 電位相同，隨著電容上 電電壓的逐漸上升，RST 端電位逐漸下降。上電復(fù)位所需的最短時(shí)間是振蕩器 振蕩建立時(shí)間加 2 個(gè)機(jī)器周期。本設(shè)計(jì)中采用的是上電復(fù)位，R=10K、C=10u 計(jì) 算得上升沿時(shí)間為 T=RC=10K*10u=100ms，可在 RST 端提供足夠的高電平脈沖

60、， 使單片機(jī)能夠可靠的上電自動(dòng)復(fù)位。 圖 3-19(b)為既可進(jìn)行上點(diǎn)復(fù)位，也可外部手動(dòng)復(fù)位的電路，當(dāng)需要外部 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 復(fù)位時(shí)，可按下復(fù)位按鈕即可達(dá)到復(fù)位目的。 123456 A B C D 654321 D C B A Title NumberRevisionSize B Date:20-May-2007Sheet of File:C:Documents and Settings122.DDBDrawn By: RR R1 C C VCCVCC S RST RST (a)(b) 圖 3-19 單片機(jī)復(fù)位參考電路 (a) 上電復(fù)位電路(b)上電/外部復(fù)位電路 3.6

61、.3 AT89C2051 的指令系統(tǒng)說明 一、與 MOVX 的相關(guān)的指令，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 89C2051 包含 128BRAM，這樣棧地址空間就相應(yīng)的為 128 個(gè)有效范圍。不支 持外部 RAM 器件和外部編程器件，所以，沒有 MOVX 指令相關(guān)的功能。 二、分支指令 LCALL、LJMP、ACALL、AJMP、JMP A+DPTR 這些無條件轉(zhuǎn)移指令按照 89C2051 尋址范圍（00H-7FFH）執(zhí)行分支轉(zhuǎn)移，超出的地址范圍將產(chǎn)生不可預(yù) 知的程序動(dòng)作。 CJNE,DJNZ,JB,JBC,JNC,JZ,JNZ 等條件轉(zhuǎn)移指令作用范圍也是跟存儲(chǔ)器的 長度有關(guān)，超出范圍將會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的運(yùn)行。 成都理工

62、大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 第 4 章 汽車防盜報(bào)警器的軟件設(shè)計(jì) 由于器件的功能性、經(jīng)濟(jì)性等原因，系統(tǒng)的硬件電路不可能完全實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì) 者所期望實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)的全部功能，許多功能仍依賴于軟件設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)。利用軟 件對(duì)防盜系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)可以提高系統(tǒng)的可靠性、靈活性，并能大大地降低系統(tǒng) 的成本?？梢哉f系統(tǒng)能否正常可靠地工作，除了硬件的合理設(shè)計(jì)外，與功能完 善的軟件設(shè)計(jì)是分不開的。 4.1 單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)概述 單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)有其自身的特點(diǎn)。首先，單片機(jī)的系統(tǒng)程序與應(yīng)用程序 密不可分，系統(tǒng)程序與應(yīng)用程序必須放在一起考慮;其次，在單片機(jī)系統(tǒng)中，硬 件與軟件緊密結(jié)合，軟件直接操作硬件，硬件設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接影響到軟件設(shè)

63、計(jì) 的難易和質(zhì)量。第三，在很多時(shí)候，在付出額外占用 CPU 時(shí)間的代價(jià)的條件下， 軟件可以替代硬件的某些功能。 4.2 系統(tǒng)防盜報(bào)警的軟件實(shí)現(xiàn) AT89C2051 單片機(jī)是該報(bào)警器的核心部分，根據(jù)硬件設(shè)計(jì)思路可得到 AT89C2051 單片機(jī)控制電路框圖如圖 4-1 所示。 123456 A B C D 654321 D C B A Title NumberRevisionSize B Date:27-Jan-2004Sheet of File:H:信2信信信信.ddbDrawn By: R19 10K C19 30p C20 30p P1.7 19 P1.6 18 P3.5 9 P1.5 1

64、7 P1.4 16 P1.0 12 P1.1 13 P1.2 14 P1.3 15 RST 1 P3.0 2 P3.1 3 X2 4 X1 5 P3.2 6 P3.3 7 P3.4 8 VCC 20 P3.7 11 GND 10 AT89C2051 信信信信信信 Y1 6M 信信信信 信信信信 +C18 10u +5V 圖 4-1 AT89C2051 單片機(jī)控制電路框圖 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 當(dāng)車主離開車時(shí)，按下遙控器開關(guān)接通報(bào)警系統(tǒng)電源，AT89C2051 單片機(jī) 得電開始工作，并對(duì) P1 口、P3 口進(jìn)行初始化設(shè)置，即置 P1 口、P3 口為低電平 為正常狀態(tài)。當(dāng)傳感器檢測到

65、盜竊信號(hào)（即 P3.2 由低電平變?yōu)楦唠娖剑r(shí)，置 P1.7 為高電平驅(qū)動(dòng)切斷電路切斷點(diǎn)火線圈電源使汽車無法啟動(dòng),同時(shí) P1.2 口輸 出頻率為 1Hz 的脈沖信號(hào)去驅(qū)動(dòng)聲光報(bào)警電路,產(chǎn)生聲光報(bào)警。這可通過使 P1.2 口每隔 1S 取反一次實(shí)現(xiàn).而 1S 時(shí)間可通過讓定時(shí)器 T0(工作于定時(shí)方式 1)重 復(fù)定時(shí) 100ms 十次實(shí)現(xiàn)。用工作寄存器 R1 循環(huán)計(jì)數(shù)器，初值為 10(0AH)。采用 中斷方式編程，整個(gè)軟件由主程序和中斷服務(wù)程序兩部分構(gòu)成，程序流程圖如 圖 4-2 所示。源程序見附錄 A 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 圖 4-2 程序流程圖 結(jié) 論 通過這次設(shè)計(jì)得到以下幾點(diǎn)結(jié)論： (1)此報(bào)警系統(tǒng)制作容易、性價(jià)比高、成本低。 (2)該汽車報(bào)警器的通斷由無線紅外遙控器直接控制，當(dāng)車主離開車子時(shí)，按下 遙控發(fā)射器開關(guān)汽車報(bào)警系統(tǒng)就工作，使車子進(jìn)入警戒狀態(tài)；如車主要進(jìn)入車 子只需再次按下遙控發(fā)射器開關(guān)，報(bào)警系統(tǒng)斷開，這樣就避免了車主進(jìn)入汽車 時(shí)產(chǎn)生誤報(bào)警。 成都理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)